Стилусная профилометрия
uSTEP 300

Профилометр uSTEP 300 в конфигурации со стилусной измерительной головкой – это современный высокоточный инструмент для входного, выходного и межоперационного контроля производственных процессов.

Позволяет измерять топографию, проводить контроль шероховатости поверхности и анализировать толщины тонких покрытий.

Принцип работы

Принцип работы стилусного профилометра заключается в отслеживании высокочувствительными сенсорами положения измерительного датчика консольного типа («стилуса»), прижимаемого к измеряемой поверхности с определённым усилием, и поточечном сканировании измеряемой поверхности высокоточным подвижным двухкоординатным XY столиком вдоль заданного вектора смещения образца.

Конструкция

Стилусная измерительная головка может оснащаться различными типами сенсоров для измерения величины вертикального перемещения, и их комбинацией: высокоточным оптическим сенсором, дифференциальным трансформатором типа LVDT, емкостным сенсором типа LVDC.

Выбор сенсора определяется перепадом высот профиля образца, требуемой точностью и скоростью проводимых измерений. В общем случае система может работать в диапазоне перепада высот профиля от 1 нм до 1 мм.

Для высокоточного сканирования поверхности с малым шагом используется опциональный модуль пьезосканера с емкостными датчиками, обеспечивающий линейное горизонтальное перемещение стилуса с контролируемой точностью <1 нм в диапазоне от 0 мкм до 100 мкм.

Предусмотрен высокоточный цифровой контроль усилия прижима датчика силовой магнитной катушкой в широком диапазоне нагрузок от 50 мкг до 50 мг.

Двухкоординатный столик

 

Двухкоординатный столик профилометра uSTEP 300 обеспечивает строго линейное перемещение измеряемого образца с адаптивным контролем горизонтальной плоскости движения и с цифровой обратной связью по фактическому перемещению образца. Диапазон хода столика по осям XY составляет 300 × 300 мм, контролируемая точность перемещения столика 10 нм.

Для фиксации измеряемого образца на столике uSTEP 300 предусмотрен вакуумный или механический прижим; измеряемый образец может быть до 300 мм в диаметре. Профилометр uSTEP 300 управляется удобным пользовательским ПО с современным дружественным интерфейсом и развитыми средствами обработки измеряемых данных и генерации отчётов.

Технические параметры

Полный диапазон измерения высот профиля от 1 нм до 1000 мкм
Погрешность измерений высот профиля < 1 нм на высотах до 1 мкм
< 0.1% на высотах более 1 мкм
Скорость прохода точек при сканировании вдоль линии от 1 Гц до 1000 Гц
Программно-регулируемый диапазон нагрузок прижима от 50 мкг до 50 мг
Режим обратной связи по вертикальному перемещению режим заданной постоянной нагрузки
Отклонение от плоскости при сканировании < 10 нм при смещении на 1 мм
< 100 нм при смещении на 10 мм
< 5 мкм на всем диапазоне перемещения
Воспроизводимость измерения изгиба профиля <0.5%

 

Применение

  • В научных исследованиях для контроля результатов экспериментов по выращиванию и модификации микро- и наномасштабных двумерных и трехмерных структур из различных материалов.
  • Высокоточный входной, финальный и межоперационный контроль качества на промышленных производствах, в частности:
    • в полупроводниковом производстве,
    • в производстве современных систем хранения данных,
    • в производстве солнечных панелей,
    • в производстве микроэлектромеханических систем (MEMS),
    • в производстве светодиодных матриц.

Возможности ПО:

  • определение высоты отдельной ступеньки;
  • определение волнистости профиля;
  • определение изгиба профиля;
  • определение величины механического напряжения в многослойных тонких покрытиях по профилю прогиба (по формулам Стони и Тимошенко);
  • определение локальных параметров шероховатости:
    • среднее арифметическое отклонение профиля от базовой линии (Ra),
    • среднее квадратичное отклонение профиля от базовой линии (Rq),
    • наибольшая глубина, наибольшая высота, и наибольший размах профиля относительно базовой линии (Rv, Rp, Rz);
  • наложение карты измеренных параметров поверхности на кадры с видеоизображения микроскопа;
  • автоматическое устранение геометрических искажений на кадрах бокового видеообзора;
  • сшивка карты параметров и видеокадров для получения полного атласа измеряемой поверхности большой площади;
  • выполнение быстрой статистической обработки полученных данных по заданным пользователем алгоритмам;
  • вывод результатов измерений и расчётов в различных форматах для удобства пользователя.